Rumbo a Mercurio

El cohete Ariane 5 ha despegado este sábado del Puerto Espacial Europeo de Kurú, en la Guayana Francesa, rumbo a Mercurio, convirtiéndose en el primer satélite lanzado por la Agencia Espacial Europea (ESA), junto a la Agencia Japonesa de Exploración Aeroespacial (JAXA), al planeta más cercano al Sol.

La misión BepiColombo tiene como objetivo descubrir muchos de los secretos que aún guarda celosamente Mercurio. BepiColombo será la tercera sonda en visitar Mercurio tras la de Mariner 10, lanzada a mediados de los 70, y Messenger, que operó entre 2011 y 2015, ambas de la NASA (BepiColombo se basará en los descubrimientos y las cuestiones planteadas por esta misión).

Los dos orbitadores científicos son: el Orbitador Planetario a Mercurio (MPO o 'Bepi'), de la ESA, y el Orbitador Magnetosférico de Mercurio (MMO o 'Mio'), de la JAXA. El Módulo de Transferencia a Mercurio (MTM), construido por la ESA, transportará ambos hasta Mercurio empleando una combinación de propulsión solar-eléctrica y maniobras de asistencia gravitatoria.

El MPO observará el planeta desde su órbita, estudiando composición, topografía y morfología de su superficie y su interior, mientras que el MMO se centrará en el estudio del entorno del planeta y su magnetosfera. Será la primera vez que dos orbitadores realicen observaciones coordinadas y simultáneas desde puntos diferentes del entorno de Mercurio.

En concreto, BepiColombo intentará resolver cómo se originó Mercurio y cómo evolucionó desde entonces hasta la actualidad. Para ello, va a estudiar su superficie y su interior, la composición y la dinámica de su exosfera, la estructura y la dinámica de su magnetosfera y el origen de su campo magnético. Además, se realizarán experimentos para probar la teoría de la Relatividad General de Einstein.

Asimismo, ayudará a los científicos a comprender mejor la formación y evolución del Sistema Solar, contribuyendo así al entendimiento de cómo los planetas más interiores de otros sistemas extrasolares se forman y evolucionan.

La misión también buscará confirmación de la existencia de hielo de agua y si procede de impactos de cometas, al tiempo que intentará responder a por qué su campo magnético se encuentra alejado 400 kilómetros con respecto al centro del planeta.

BepiColombo tardará más de siete años en llegar hasta su destino. Durante estos años, la misión sobrevolará una vez la Tierra, dos veces Venus y seis veces Mercurio, antes de entrar en órbita, hecho previsto para marzo de 2026.

Según ha informado el Consejo Superior de Investigaciones Científicas (CSIC), el Grupo de Dispositivos y Sistemas de Potencia del Instituto de Microelectrónica de Barcelona del CSIC ha desarrollado y fabricado uno de los componentes electrónicos "más críticos" de la misión BepiColombo.

En concreto, se trata de los diodos de protección de las celdas fotovoltaicas de los paneles solares. El CSIC ha explicado que estos componentes (700 en total, entre las dos sondas que orbitarán Mercurio) están situados junto a los paneles solares para protegerlos en caso de fallo de una de las celdas, y estarán expuestos a temperaturas muy extremas (300ºC durante la exposición directa al Sol y 150ºC bajo cero en la fase de eclipse detrás del planeta).

Las dos sondas son el Mercury Planetary Orbiter (MPO) y el Mercury Magnetospheric Orbiter (MMO), cada una con su propio panel solar.

Para que los dispositivos puedan resistir estas condiciones extremas, el equipo liderado por el profesor Philippe Godignon ha desarrollado los diodos con carburo de silicio, un nuevo semiconductor que está reemplazando al silicio en muchas aplicaciones de la electrónica de potencia como, por ejemplo, el coche eléctrico. En este proyecto ha participado también ALTER Technology de Madrid, realizando los tests y calificación para el espacio de los diodos.

La agencia estatal adscrita al Ministerio de Ciencia, Innovación y Universidades ha indicado que el reto era desarrollar un dispositivo semiconductor capaz de soportar temperaturas extremas y preservar el funcionamiento de los paneles solares. "Los paneles solares de la nave estarán dispuestos en líneas horizontales conectadas. Hay que conseguir que, aunque falle una, las otras sigan funcionando", ha señalado Godignon.

Por ello, cada una de estas líneas de celdas solares tendrá un diodo de alta tensión en serie, un componente electrónico que permitirá desconectar la línea defectuosa y asegurar que el funcionamiento de las celdas adyacentes siga garantizado.

CONDICIONES EXTREMAS

Mercurio es el planeta más cercano al Sol (llega a aproximarse a poco más de 46 millones de kilómetros durante su perihelio) y también es el más pequeño del Sistema Solar. Esas circunstancias conllevan a que su estudio con sondas espaciales sea más complicado del que suele ser habitual en este tipo de misiones.

De hecho, uno de los principales retos de la misión es la enorme gravedad del Sol, que dificulta la puesta de las naves en una órbita estable alrededor de Mercurio, por lo que se necesita aún más energía que para enviar una misión a Plutón.

Tras el lanzamiento, y una vez fuera del "pozo gravitatorio" de la Tierra, BepiColombo tendrá que frenar constantemente contra la atracción gravitacional del Sol. Los propulsores iónicos del MTM suministrarán la baja propulsión necesaria durante la larga fase de crucero, empleando tecnologías demostradas previamente en la misión GOCE de la ESA para el estudio de la gravedad terrestre y la misión SMART-1 a la Luna.

Además, al tratarse del planeta más cercano al Sol, tendrá que soportar unos cambios de temperatura extremas, que van desde los -170º a los 450º C, pero también una radiación solar diez veces más intensa, un flujo infrarrojo 20 veces más alto que en la Tierra, una radiación ultravioleta muy intensa y el viento solar soplando a una velocidad de 400 kilómetros por segundo, entre otros.

De hecho, el entorno del planeta obligó a rediseñar muchos componentes de BepiColombo, sobre todo de los paneles solares y de su aislante térmico. Además, emplea también una propulsión eléctrica solar que es inédita para misiones de exploración del Sistema Solar de la ESA.